CN112943309A - 用于水工隧洞预应力混凝土衬砌锚具槽结构及其施工方法 - Google Patents
用于水工隧洞预应力混凝土衬砌锚具槽结构及其施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，包括锚具槽，所述锚具槽是上窄下宽的槽体；所述锚具槽由两个侧模板、底模板、左端模板和右端模板拼装而成，侧模板为Z字形，两个侧模板相对拼装在底模板上，且两个侧模板均向底模板上方中心倾斜，形成上窄下宽且右小左大的槽体，两个侧模板的外表面上设置有侧键条，左端模板的外表面上设置左端键条，右端模板的外表面上设置有右端键条，左端模板和右端模板上均设置钢绞线孔。本发明的侧模板、底模板和端模板均采用超高韧性水泥基复合材料，各个模板制成免拆模版，提高施工进度，减少环境污染，减少不必要资金与资源的浪费，显著提高其经济效益、社会效益和工程价值。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域中的环形隧洞结构设计与施工技术领域，尤其是涉及一种水工环形隧洞预应力混凝土衬砌锚具槽结构的设计及其施工方法。
背景技术
随着社会的进步和水利工程环形隧洞建设的发展，其应用的范围越来越广，因此用途也越来越多。目前在国内外已广泛应用于混凝土压力管道，压力引水隧洞，储水池、沉淀池、消化池、物料筒仓、核电站安全壳、桥塔锚固区、电视塔环板基础等工程领域。
虽然环形隧洞预应力混凝土结构的设计和施工建设技术已较成熟，但是作为环形预应力衬砌中的锚具槽区域，由于锚具槽内部不存在预应力，这就使得该区域成为了整个衬砌截面中应力状态最复杂的薄弱环节，因此，锚具槽区域的问题是设计与施工中的重点及难点。隧洞结构中的锚具槽包括底面、侧面、端面和顶板，相对应的就有底模板、侧模板、端模板。目前，环形预应力衬砌中的锚具槽开槽形式常采用侧模板、端模板垂直于底模板，侧模板垂直于端模板的形式进行组合，形成一个完整矩形空间的锚具槽，最后在浇筑混凝土时，盖上顶板，浇筑完成后，拆除模板即可。由于锚具槽一般位于结构的下半部分且与垂直方向呈角度关系，因此，传统的锚具槽开槽形式容易导致后填的混凝土不易回填密实，从而导致锚具槽后填混凝土与衬砌混凝土的粘结锚固性能较差，影响锚具槽部位及其周围的预应力作用以及回填后锚具槽出现渗油渗水情况。
发明内容
为及时有效的解决锚具槽的后填混凝土与衬砌混凝土的粘结锚固性能差的技术问题，本发明提供一种用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构及其施工方法，能够有效的增加后填混凝土与衬砌混凝土的粘结锚固性能。
一种用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，包括锚具槽，所述锚具槽是上窄下宽的槽体；所述锚具槽由两个侧模板、底模板、左端模板和右端模板拼装而成，侧模板为Z字形，两个侧模板相对拼装在底模板上，且两个侧模板均向底模板上方中心倾斜，形成上窄下宽且右小左大的槽体，两个侧模板的外表面上设置有侧键条，左端模板的外表面上设置左端键条，右端模板的外表面上设置有右端键条，左端模板和右端模板上均设置钢绞线孔。
上述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，所述底模板的底部外表面上设置有底键条。
上述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，所述侧模板的顶部边框为弧形边框。
上述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，所述两侧模板均向底模板上方中心倾斜，两侧模板与底模板所在平面之间夹角为85°-88°，左端模板和右端模板与底模板所在平面均垂直设置。
上述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，所述两侧模板均向底模板上方中心倾斜，两侧模板与底模板所在平面之间夹角为88°，左端模板和右端模板与底模板所在平面均垂直设置。
上述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，所述侧键条均匀设置在两侧模板上，端键条均匀设置左端模板和右端模板上，底键条均匀设置在底模板上。
上述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，所述侧键条、端键条和底键条的高度相同，侧键条、端键条和底键条厚度相同，且高度h为20mm，厚度d为3mm，相邻键条之间的间隔为20mm。
上述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构的施工方法，包括以下步骤，
a.在水工隧洞钢筋骨架上标记锚具槽位置；
b.在标记处放入底模板，并进行固定；
c.在固定好的底模板上，插入侧模板；
d.将钢绞线依次穿过左端模板的钢绞线孔和右端模板的钢绞线孔；
e.将左端模板和右端模板分别卡进底模板和侧模板形成框架的两端；
f.盖上顶模板，压紧，在模板四周外面进行混凝土浇筑；
g.浇筑完毕后，拆卸顶模板，进行多次利用。
上述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构的施工方法，所述底模板、两个侧模板、左端模板和右端模板均为超高韧性水泥其复合材料模板。
采用上述技术方案，本发明有以下技术效果：
本发明用于水工环形隧洞预应力混凝土衬砌锚具槽结构的设计及其施工方法，包括锚具槽的开槽形式，即侧键条和端键条设置，锚具槽的模板的材料，兼具锚具槽内钢绞线穿孔定位装置功能的左端模板和右端模板，控制锚具槽模板侧模变形，以保证锚具槽成型尺寸。
在锚具槽四周设置侧键条和端键条，以增加后期施工时新旧混凝土的接触面积，加强二者的粘结性能。侧模板与底模板形成85°-88°的倾角，端模板与底模板仍然设置成垂直形状，这样将使得整体形成“上小下大”的倒置漏斗状槽体，以增加锚具槽后填混凝土与衬砌混凝土的粘结锚固性，并且侧模板采用Z字形，形成左大右小的槽体，这样既节省了空间，也增大了新旧混凝土的接触面积。本发明的侧模板、底模板和端模板均采用超高韧性水泥基复合材料，各个模板制成免拆模版，提高施工进度，减少环境污染，减少不必要资金与资源的浪费，显著提高其经济效益、社会效益和工程价值。在每个模板之间，采用卡口方式组装而形成预制装配式模板结构。
附图说明
图1为本发明锚具槽结构示意图。
图2为本发明锚具槽施工时的结构示意图。
图3为本发明底模板的结构示意图。
图4是本发明侧模板的结构示意图。
图5是本发明左端模板的结构示意图。
图6是本发明右端模板的结构示意图。
图7是左端模板钢绞线孔与图8右端模板钢绞线孔对应关系图。
图8是右端模板钢绞线孔与图7左端模板钢绞线孔对应关系图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体方案及施工方法。
如图1-图6所示，一种用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，包括锚具槽1，所述锚具槽是上窄下宽的槽体11；所述锚具槽由两个侧模板3、底模板6、左端模板4和右端模板5拼装而成，侧模板为Z字形，两个侧模板相对拼装在底模板上，且两个侧模板均向底模板上方中心倾斜，形成上窄下宽且右小左大的槽体，两个侧模板的外表面上设置有侧键条7，左端模板的外表面上设置左端键条8，右端模板的外表面上设置有右端键条，左端模板和右端模板上均设置钢绞线孔9，所述底模板的底部外表面上设置有底键条2。这样槽体四周及底部均设置有键条，以增加锚具槽后填混凝土与衬砌混凝土的粘结锚固性。
所述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，侧模板的顶部边框为弧形边框，以适应隧洞结构。
所述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，所述两侧模板均向底模板上方中心倾斜，两侧模板与底模板所在平面之间夹角为85°-88°，左端模板和右端模板与底模板所在平面均垂直设置。
所述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，最佳方案是：两侧模板均向底模板上方中心倾斜，两侧模板与底模板所在平面之间夹角为88°，左端模板和右端模板与底模板所在平面均垂直设置。
所述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，所述侧键条均匀设置在两侧模板上，端键条均匀设置左端模板和右端模板上，底键条均匀设置在底模板上。且侧键条、端键条和底键条的高度相同，侧键条、端键条和底键条厚度相同，且高度h为20mm，厚度d为3mm，相邻键条之间的间隔为20mm。
上述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构的施工方法，包括以下步骤，
a.在水工隧洞钢筋骨架上标记锚具槽位置；
b.在标记处放入底模板，并进行固定；
c.在固定好的底模板上，插入侧模板，在底模板与侧模板交接处的预留直径为5mm的孔洞中，采用楔子嵌入；
d.将钢绞线依次穿过左端模板的钢绞线孔和右端模板的钢绞线孔；
具体操作如下：如图7和图8所示，左端模板的钢绞线孔1A与右端模板的钢绞线孔1B相对应；左端模板的钢绞线孔2A与右端模板的钢绞线孔2B相对应；左端模板的钢绞线孔3A与右端模板的钢绞线孔3B相对应；左端模板的钢绞线孔4A与右端模板的钢绞线孔4B相对应；左端模板的钢绞线孔5A与右端模板的钢绞线孔5B相对应；左端模板的钢绞线孔6A与右端模板的钢绞线孔6B相对应；左端模板的钢绞线孔7A与右端模板的钢绞线孔7B相对应；左端模板的钢绞线孔8A与右端模板的钢绞线孔8B相对应.在施工时，第一根钢绞线穿过左端模板的钢绞线孔1A和右端模板的钢绞线孔1B且在左端模板和右端模板外均预留一截钢绞线；同样的第二根钢绞线穿过左端模板的钢绞线孔2A和右端模板的钢绞线孔2B且在左端模板和右端模板外均预留一截钢绞线；依此方法把所有的钢绞线均一一对应穿过左端模板和右端模板对应的钢绞线孔。
e.将左端模板和右端模板分别卡进底模板和侧模板形成框架；左端模板底部及右端模板底部与底模板交接处的预留直径为5mm的孔洞中，采用楔子嵌入，在左端模板和右端模板两侧与两个侧模板交接处的预留直径为5mm的孔洞中，采用楔子嵌入；
f.盖上顶模板，压紧，在模板四周外面进行混凝土浇筑；
g.浇筑完毕后，拆卸顶模板，顶板板可进行多次利用。
所述用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构的施工方法，所述底模板、两个侧模板、左端模板和右端模板均为超高韧性水泥其复合材料模板。
本发明水工环形隧洞预应力混凝土衬砌锚具槽结构的设计及其施工方法，包括锚具槽的开槽形式，即侧键条和端键条的设置，锚具槽的模板的材料，兼具锚具槽内钢绞线穿孔定位装置功能的左端模板和右端模板，控制锚具槽侧模板变形，以保证锚具槽成型尺寸。
在锚具槽四周与外表面上设置侧键条和左端键条及右端键条，以增加新旧混凝土的接触面积，加强二者的粘结性能。侧模板与底模板形成85°-88°的倾角，左端模板和右端模板与弧形底模板仍然设置成垂直形状，这样将使得整体形成“上小下大”的倒置漏斗状，以增加锚具槽后填混凝土与衬砌混凝土的粘结锚固性，并且侧模板采用Z字形，这样既节省了空间，也增大了新旧混凝土的接触面积。本发明的侧模板、底模板和左端模板和右端模板均采用超高韧性水泥基复合材料，各个模板制成免拆模版，提高施工进度，减少环境污染，减少不必要资金与资源的浪费，显著提高其经济效益、社会效益和工程价值。在每个模板之间，采用卡口方式组装而形成预制装配式模板结构，最后插入直径为5mm的楔子，以达到两两结合紧密的效果。卡扣的结构为尺寸采用100mm，其倾角为5°的锯齿卡扣。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的方法和原理，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，包括锚具槽，其特征在于：所述锚具槽是上窄下宽的槽体；所述锚具槽由两个侧模板、底模板、左端模板和右端模板拼装而成，侧模板为Z字形，两个侧模板相对拼装在底模板上，且两个侧模板均向底模板上方中心倾斜，形成上窄下宽且右小左大的槽体，两个侧模板的外表面上设置有侧键条，左端模板的外表面上设置左端键条，右端模板的外表面上设置有右端键条，左端模板和右端模板上均设置钢绞线孔。
2.根据权利要求1所述的用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，其特征在于：所述底模板的底部外表面上设置有底键条。
3.根据权利要求1所述的用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，其特征在于：所述侧模板的顶部边框为弧形边框。
4.根据权利要求1所述的用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，其特征在于：所述两侧模板均向底模板上方中心倾斜，两侧模板与底模板所在平面之间夹角为85°-88°，左端模板和右端模板与底模板所在平面均垂直设置。
5.根据权利要求1所述的用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，其特征在于：所述两侧模板均向底模板上方中心倾斜，两侧模板与底模板所在平面之间夹角为88°，左端模板和右端模板与底模板所在平面均垂直设置。
6.根据权利要求1所述的用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，其特征在于：所述侧键条均匀设置在两侧模板上，端键条均匀设置左端模板和右端模板上，底键条均匀设置在底模板上。
7.根据权利要求2所述的用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构，其特征在于：所述侧键条、端键条和底键条的高度相同，侧键条、端键条和底键条厚度相同，且高度h为20mm，厚度d为3mm，相邻键条之间的间隔为20mm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构的施工方法，其特征在于：
包括以下步骤，
在水工隧洞钢筋骨架上标记锚具槽位置；
在标记处放入底模板，并进行固定；
在固定好的底模板上，插入侧模板；
将钢绞线依次穿过左端模板的钢绞线孔和右端模板的钢绞线孔；
将左端模板和右端模板分别卡进底模板和侧模板形成框架的两端；
盖上顶模板，压紧，在模板四周外面进行混凝土浇筑；
浇筑完毕后，拆卸顶模板，进行多次利用。
9.根据权利要求8所述的用于水工隧洞的预应力混凝土衬砌锚具槽结构的施工方法，其特征在于：所述底模板、两个侧模板、左端模板和右端模板均为超高韧性水泥其复合材料模板。
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